Измерение поляризационного потенциала

Поляризационные потенциалы U_п на подземных стальных трубопроводах измеряют с помощью датчиков потенциала на специально оборудованных стационарных контрольно-измерительных пунктах при помощи стационарного медно-сульфатного электрода сравнения длительного действия и датчика поляризационного потенциала (рисунок 5.6).

Рисунок 5.6 – Схема измерения поляризационного потенциала:

1 - трубопровод; 2 - проводник от трубопровода; 3 - проводник от МЭС; 4 - проводник от датчика потенциала; 5 - измерительный прибор; 6 - электрод в мешке с засыпкой; 7 - датчик потенциала; 8 – разъем; 9 - перемычка

Измерения потенциала производятся приборами любого типа со встроенным прерывателем тока поляризации (ПКО, ПКИ, ИПП-1).

Электрод сравнения медно-сульфатный длительного действия стационарный с датчиком потенциала.

Датчик потенциала в виде стальной пластины размером 25×25мм, изолированной с одной стороны мастикой. Датчик крепят на корпусе стационарного медно-сульфатного электрода сравнения.

Стационарный медно-сульфатный электрод сравнения длительного действия с датчиком потенциала устанавливают так, чтобы дно корпуса медно-сульфатного электрода сравнения и датчик потенциала находились на уровне нижней образующей трубопровода и на расстоянии 100 мм от его боковой поверхности. Плоскость датчика располагают перпендикулярно к оси трубопровода. Проводники от трубы, медно-сульфатного электрода сравнения и датчика подсоединяют к клеммам КИП.

При использовании прибора со встроенным прерывателем тока поляризации датчика проводники присоединяют в соответствии с инструкцией по эксплуатации прибора.

Измерительный прибор подсоединяют к клеммам КИП в соответствии с инструкцией по эксплуатации прибора.

Датчик потенциала, постоянно замкнут на трубу перемычкой, перед измерениями эту перемычку размыкают.

Если перемычка в контрольно-измерительном пункте была установлена, то после ее удаления и подсоединения проводников к прибору через 1–2 мин измеряют, поляризационный потенциал с интервалом от 20 до 30 сек соответствии с инструкцией по эксплуатации используемого прибора. Число измерений составляет не менее трех при отсутствии блуждающих токов и не менее 10 - при их наличии.

Если перемычки в контрольно-измерительном пункте не было, то указанные измерения поляризационного потенциала начинают не менее чем через 10 мин. после установки перемычки и поляризации датчика потенциала.

По результатам измерений вычисляют среднеарифметическое значение поляризационного потенциала U_п, по формуле:

,

(5.4)

где U_i — измеренное значение поляризационного потенциала, В;

n — число измерений.

Результаты измерений заносят в протокол (Приложение Г).

Для измерений поляризационного потенциала в местах отсутствия стационарных электродов сравнения (или при их неисправности) используют переносной электрод сравнения с датчиком потенциала (рис.5.7).

Рисунок 5.7 – Переносной электрод сравнения с датчиком потенциала

При этом необходимо учитывать, что датчик потенциала перед измерением требуется подключить к защищаемой коммуникации и «наполяризовать» в течение 10 минут.

5.2 Измерение потенциала с омической составляющей

Для определения эффективности ЭХЗ по суммарному потенциалу (включающему поляризационную и омическую составляющие) используют те же самые приборы. Переносные электроды сравнения устанавливают на поверхности земли на минимально возможном расстоянии (в плане) от трубопровода, в том числе на дне колодца.

а) б)

1 - трубопровод; 2 - проводник от трубопровода; 3 - проводник от МЭС; 4 - проводник от датчика потенциала; 5 - измерительный прибор; 6 - электрод в мешке с засыпкой; 7 - датчик потенциала; 8 - разъем; 9 - перемычка

1 - трубопровод; 2 - измерительный прибор; 3 - электрод сравнения; 4 - измерительные провода; 5 - КИП

Рисунок 5.8 – Схема измерений разности потенциалов «труба-земля»:

а) при помощи стационарного МЭС; б) при помощи переносного МЭС

Для измерения потенциала «труба-земля» с омической составляющей необходимо собрать электрическую схему в соответствии с рисунком 5.8.

Неполяризующийся медно-сульфатный электрод сравнения следует устанавливать на поверхности земли над трубопроводом. При подключении измерительного прибора к электроду сравнения и трубопроводу необходимо учитывать, что потенциал трубопровода имеет более отрицательное значение, чем потенциал электрода сравнения.

При включенных установкахкатодной защиты измеряется защитный потенциал «труба-земля», при выключенных установкахкатодной защиты измеряется естественная разность потенциалов «труба-земля». Среднее значение суммарного потенциала U_cp (В) вычисляют по

формуле:

(5.5)
где SU_i -сумма значений суммарного потенциала, n - общее число отсчетов.

Результаты измерений заносятся в протокол (Приложение Г).

Измерение суммарного потенциала проводят при интенсивных измерениях для определения уровня защищенности трубопровода методом выносного электрода.

В обязательном порядке методом выносного электрода с шагом не менее 5 м должно быть проведено обследование следующих участков:

- с минимальным уровнем защитного потенциала на обследуемом участке МТ;

- при длине защитной зоны УКЗ менее 3 км в однониточном исполнении.

Метод выносного электрода применяют на участках трубопровода, на которых отсутствуют блуждающие токи источников постоянного тока.

Измерения проводятся по двухэлектродному методу на участках трубопроводов, расположенных в зоне работы средств ЭХЗ.

Один человек определяет ось трубопровода, второй измеряет разность потенциалов «труба-земля», третий измеряет боковой градиент напряжений, перенося боковой электрод сравнения и устанавливая его параллельно оси трубопровода на расстоянии от 5 до 10 м, результаты измерений вносятся в измерительную систему.

Начало измерений при двухэлектродном методе производится на КИП (возможно использование для этих целей задвижек, выходов трубы с открытой поверхностью металла).

Вывод с КИП через катушку подключается к измерительной системе. Один электрод сравнения относится на 5-10 м перпендикулярно трубопроводу и соединяется с измерительной системой (к минусовой клемме вольтметра). Второй электрод сравнения устанавливается около КИП (на оси трубопровода) и соединяется с измерительной системой (к плюсовой клемме вольтметра). Передвигаясь вдоль трубы и переставляя электроды сравнения с шагом 10 м, регистрируют разность потенциалов (рис.5.9).

Рисунок 5.9 – Схема для проведения интенсивных измерений по двухэлектродному методу:

1 – КИП; 2 – вольтметр; 3 – МЭС

При каждом замере специалист должен контролировать правильность сохраняемых значений, а также проводить первичный анализ полученных данных – изменение потенциалов, выявляя дефектные места изоляции, характеризующиеся резким увеличением «воронки» потенциалов и соответственно падением потенциала «труба-земля» (рис.5.10).

Рисунок 5.10 – Типичная картина дефекта изоляции при измерении градиента потенциала